Modelagem da estrutura
de pavimento de
concreto asfáltico
modificado pelo
polímero EVA sob
solicitações dinâmicas
das cargas em
movimento
Keyla Junko Shinohara, Msc
Leto Momm, Dr.
Breno Salgado Barra, Dr.
Yader Guerrero Pérez, Dr.
Adosindro Almeida, Msc.
Apresentação
• Introdução
• Objetivo
• Materiais
• Ensaios
• Modelagem
• Resultados
• Conclusão
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Introdução
Necessidade de investimentos em estudos
na área de infraestrutura viária para a
melhoria das estradas;
Uma das tecnologias utilizadas no Brasil e
no mundo é a modificação do ligante
convencional por polímeros;
Um dos polímeros mais utilizados é o EVA
(etileno acetato de vinila);
Bringel et al (2005), Alencar et al (2009),
Frota e D’Antona (2011) obtiveram
resultados satisfatórios do EVA se
comparados ao ligante convencional.
Introdução
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A temperatura ambiente onde o pavimento é
construído é um fator importante, uma vez
que o concreto asfáltico é um material
viscoelástico e termosusceptível (De La
Roche, 1996);
Atualmente os métodos de
dimensionamento não consideram a
variação das temperaturas regionais para
aprovação dos projetos rodoviários.
Objetivo
Analisar a estrutura do pavimento
através de modelagens
matemáticas a diferentes
temperaturas (10 ̊C, 15̊C e 20̊C)
utilizando o ligante 50/70
convencional e modificado pelo
polímero EVA.
Materiais
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Granulares de origem granítica
seguindo a curva granulométrica da
faixa “C” do DNIT;
Ligante CAP 50/70 convencional e
ligante CAP 50/70 modificado pelo
polímero EVA;
Polímero EVA HM-728.
Ensaios
• Ensaio Marshall;
• Ensaio de Duriez;
• Ensaio de Deformação
Permanente;
• Ensaio de Módulo Complexo.
Ensaio Marshall
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Permite a obtenção do teor de ligante a ser
utilizado na mistura para que a mesma se
enquadre dentro das especificações da
norma;
Nove teores tanto para os concretos
convencionais como para os concretos
modificados: 4,0%, 4,25%, 4,5%, 4,75%,
5,0%, 5,25%, 5,5%, 5,75% e 6,0%;
4,75% para os concretos asfálticos
convencionais e 5,0% para os concretos
asfálticos modificados pelo polímero EVA.
Ensaio Duriez
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Visa romper à compressão direta simples
para avaliar a perda de resistência devido à
ação da água;
Os teores testados foram: 4,50%, 4,75% e
5,0% para os concretos asfálticos
convencionais e 4,75%, 5,0% e 5,25% para
concretos asfálticos modificados;
Foram utilizados doze corpos de prova por
teor de ligante;
Ensaio Duriez
Compactação por duplo pistão com carga
aplicada 60kN durante 5 minutos.
Ensaio Duriez
Relação maior que 0,70 de resistência à
compressão r/R (imersão/ sem imersão), sendo o
mínimo especificado para este ensaio.
Ensaio Def.Perm.
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Visa verificar a resistência dos concretos
asfálticos em relação ao afundamento nas
trilhas de roda;
Testados os teores resultantes dos ensaios
Marshall e Duriez, sendo o teor de 4,75%
para os concretos asfálticos convencionais e
5,0% para os concretos asfálticos
modificados pelo polímero EVA;
Os resultados foram satisfatórios para ambas
as misturas, pois a espessura final após
30.000 ciclos não ultrapassou 10% da
espessura inicial.
Ensaio Def.Perm.
Ensaio de
Módulo Complexo
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Visa verificar as propriedades mecânicas de
rigidez dos concretos asfálticos;
Obtém-se o comportamento a diversas
temperaturas (-10°C, 0°C, 10°C, 15°C, 20°C,
30°C e 40°C) e frequências de solicitação
(1Hz, 3Hz, 10Hz e 30Hz);
Os valores de módulo e ângulo de fase
(defasagem) são utilizados diretamente nas
modelagens.
Ensaio de
Módulo Complexo
Modelagem
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•
Segundo a metodologia francesa de
formulação, na temperatura de 10°C é
realizado o dimensionamento, por ser
considerada a mais crítica;
Nos concretos asfálticos ensaiados por
Shinohara (2012), Barra (2009) e Leandro
(2012) com ligantes asfálticos brasileiros, a
temperatura com maior valor de módulo
imaginário (E2) ocorreu entre 15°C e 20°C;
Logo, as temperaturas escolhidas para as
modelagens desse artigo são 10°C, 15°C e
20°C.
Cole-cole
Plano Cole-Cole
2500
2000
E2 (MPa)
1500
1000
500
-10°C
0°C
10°C
20°C
30°C
40°C
15°C
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
E1 (MPa)
Plano Cole-Cole do concreto asfáltico convencional (Shinohara, 2012)
16000
Modelagem
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Parâmetros de Huet Sayegh;
Programa Viscoanalyse desenvolvido
pelo LCPC (Laboratoire Central des
Ponts et Chaussées);
Parâmetros
Pavimento
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1ª camada viscoelástica de concreto
asfáltico convencional ou modificada
(15cm);
2ª camada de base de brita graduada
(35cm);
3ª camada de sub-base de brita
graduada (30cm);
apoiada na plataforma de fundação
infinita elástica.
Variáveis
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•
A solicitação por carregamento rolante é a
72km/h (20m/s);
3 temperaturas equivalentes de 10°C, 15°C e
20°C;
carga por eixo de 13 toneladas, sendo essa
carga dividida entre os pneus (eixo simples
de roda dupla);
distância entre eixos de rodas considerada é
de 0,36 metros;
área de contato pneu-pavimento possui
dimensões de 20cm x 26cm.
Desempenho
A verificação do desempenho mecânico das
estruturas depende de 2 critérios principais:
•
•
Deformação de tração na base das camadas
asfálticas no sentido longitudinal de
passagem do carregamento solicitante (εxx);
Deformação vertical no topo das camadas
subjacentes (εzz).
εxx e εzz foram alisados no ponto central (0,0),
pois retratam a situação mais crítica de
solicitação da carga em movimento.
Resultados
A curva de deformação εxx na cota 0,15m (fibra
inferior da camada asfáltica) possui um formato
com alternância de sinais que demonstra o
efeito da extensão-contração-extensão sofrida
com a passagem da carga.
Resultados
A curva de deformação εzz na cota 0,80m (topo
da plataforma de fundação) possui um formato
apenas com o pico de contração (ex: concreto
asfáltico modificado pelo EVA a 20°C).
Resultados
Valores resultantes das deformações calculadas
através das modelagens:
Conclusões
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•
•
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Teor ideal definido de 4,75% para o concreto
asfáltico convencional e de 5,0% para o
concreto modificado pelo polímero EVA;
Valores de módulo e ângulo de fase 
parâmetros de Huet-Sayegh  necessários
para a modelagem;
Maior temperatura modelada foi constatada
uma maior microdeformação (μdef);
Cautela ao dimensionar um pavimento em
regiões com temperaturas equivalentes
elevadas (viscoelasticidade, susceptibilidade
térmica);
Conclusões
•
•
Eficiência da modificação do ligante por EVA
 deformação menores em relação aos
concretos asfálticos convencionais, para as
mesmas solicitações dinâmicas;
A importância do conhecimento sobre o
comportamento do pavimento para
dimensionar uma rodovia e mantê-la em
boas condições durante toda a vida útil.
Muito obrigada pela
atenção!